专利名称：脉冲信号匹配器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种脉沖信号匹配器。
背景技术：
随着科学技术的发展，电能表及二次设备的数字化程度越来越 高，包括釆集器、在线监控、现场试验和其他二次保护设备的许多 设备都需要引入电能表的有功和无功脉冲信号。然而，普通电能表 的脉冲信号的输出只有一_5各。所以，已经无法满足所有二次保护设 备对脉冲信号的需求。
传统的解决方案有脉沖信号转换器、电能表信号匹配器、以及 脉冲信号分配器。然而，这些装置属于无直流电源输出、无隔离的
1路脉沖信号输入2-3路输出的分配器。
在实际应用中，传统的解决方案存在的问题有(l)在f殳计方 面，传统匹配器不能自备工作电源，有工作电源的也没有直流电源 输出，不能支持上一级脉沖电路工作；只有一^各输出，不能满足多 路输出的要求；不适应多种输入才莫式。(2)在安全方面，传统匹配 器没有考虑合理的安全间距，造成抗电压强度低；内置电源变压器 输入电压动态范围窄，功率储备小，易烧毁，从而造成安全隐患。 (3)在结构方面，传统匹配器没有利用计量拒(箱)内现有设施， 造成匹配器内部器件安装混乱；进、出通道为内置式，现场接线极 不方便。另外，也可以通过再次对电能表进行设计，将一路输出的电能 表改选为多路输出的电能表以克服不能多路输出的缺点。然而，这 要求电能表厂家投入巨大成本来对电能表生产线和电能计量系统进 行改造。
因此，有必要提供一种能够克服传统解决方案的缺点的脉冲信 号匹配器。
实用新型内容
考虑到目前存在的解决方案存在的各种问题，本实用新型提供 了 一种连接电能表和其他设备的信号匹配器来保证脉沖信号的畅通 以克力l传统解决方案的缺点的"永沖信号匹配器。
在本实用新型的实施例中，提供了一种脉冲信号匹配器，包括 输入单元，用于输入来自电能表的脉沖信号；脉沖信号变换单元， 用于将输入的脉冲信号变换为多路脉冲信号，并将其输出至输出单 元；以及输出单元，用于输出多路脉冲信号。
其中，输入单元包括有功输入单元，用于输入来自有功电能 表的有功脉沖信号；以及无功输入单元，用于输入来自无功电能表 的无功脉冲信号。
其中，有功输入单元包括有功3永沖信号输入通道，用于将有 功脉冲信号输入至脉冲信号变换单元；以及第一电源输出通道，连 4妻至有功电能表，用于将来自电源转换单元的直流电源输出到有功 电能表。
其中，无功输入单元包括无功脉冲信号输入通道，用于将无 功脉冲信号输入至脉沖信号变换单元；以及第二电源输出通道，连4妄至无功电能表，用于将来自电源转换单元的直流电源输出到无功 电能表。
其中，脉沖信号变换单元包括有功脉沖信号变换单元，用于 将来自有功输入单元的有功脉冲信号变换为多i 各有功脉沖信号，并 将其输出至输出单元，其中，多路有功脉沖信号周期和波形均相同； 以及无功脉沖信号变换单元，用于将来自无功输入单元的无功脉冲 信号变换为多路无功脉冲信号，并将其输出至输出单元，其中，多 ^各无功沖信号周期和波形均相同。
其中，输出单元包括有功输出单元，包括多路有功输出通道， 用于将来自有功脉冲信号变换单元的多路有功脉冲信号输出到第一 外部i殳备；以及无功l俞出单元，包4舌多路无功lt出通道，用于爿夸来 自无功脉冲信号变换单元的多^各无功"永沖信号输出到第二外部设 备。
优选地，多3各有功输出通道中的一路为有功试—睑通道，用于在 线监控和/或现场试-验；多i 各无功输出通道中的一^各为无功试-验通 道，用于在线监控和/或现场试-睑。
其中，有功脉冲信号变换单元包括'.有功放大模块，包括光电 耦合器件，用于放大来自有功输入单元的有功脉沖信号并使有功脉 冲信号与无功脉沖信号电隔离；以及有功变换;漠块，用于将来自有 功放大模块的有功脉沖信号变换为多路有功脉沖信号，并将多路有 功脉沖信号输出至多^各有功l俞出通道。
其中，无功脉冲信号变换单元包括无功i文大才莫块，包括光电 耦合器件，用于放大来自无功输入单元的无功脉冲信号，并使无功 脉沖信号与有功脉冲信号电隔离；以及无功变换冲莫块，用于将来自无功放大模块的无功脉冲信号变换为多路无功脉沖信号，并将多路 无功脉冲信号输出至多^各无功输出通道。
优选地，脉冲信号匹配器，进一步包括电源转换单元，用于 将乂人外4妄电源输入的交流电源转换为相互隔离的第 一路直流电源、 第二3各直流电源、以及第三3各直流电源。
第 一路直流电源连接到有功输入单元的第 一 电源输出通道以向 有功电能表提供电源；第二路直流电源连接到无功输入单元的第二 电源输出通道以向无功电能表提供电源；以及第三路直流电源连接 到有功脉沖信号变换单元和无功脉沖信号变换单元以驱动有功脉冲 信号变换单元和无功力永冲信号变换单元。
本实用杀斤型的有益凌文果如下
1. 才艮据本实用新型实施例的脉冲信号匹配器可以向提供脉沖 信号的电能表提供直流电源，从而节省了中间电源；另外，根据本 实用新型实施例的脉冲信号匹配器具有有功、无功输入、多^各输出， 能够安装在多种现场环境，为电力计量系统的运行带来了巨大的经 济效益和社会效益；
2. 才艮据本实用新型的月永冲信号匹配器中的电源转换单元中的 变压器充分考虑了供电电源动态范围的特点，在额定输入电压 80%~ 120%范围内可长期连续工作，可有效的缩小事故范围，并且 电能表的脉冲经过隔离输出，从而增加了电能表的安全性，保证了 电能表的准确计量；另外，根据本实用新型实施例的脉冲信号匹配 器中的有功、无功以及匹配器本身的电源相互隔离，当某一路电源 出现问题时与其它两路无关，从而提高了安全性，并提高了匹配器 工作的稳定性；以及3.根据本实用新型实施例的脉沖信号匹配器将脉沖信号匹配 器的脉冲信号输入通道口与匹配器提供的直流电源输出通道口布置 在一起，即节省了中间电源，又简化了电能表与脉冲信号匹配器的 连接线，从而方^f更安装与使用。
本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且， 部分;也/人i兌明书中变^寻显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。 本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、 以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成 本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本 实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中
图1是根据本实用新型实施例的脉冲信号匹配器的原理图2是根据本实用新型实施例的脉沖信号匹配器的方框图3是根据本实用新型实施例的脉冲信号匹配器的电路图4是根据本实用新型实施例的脉沖信号匹配器的实际连接示 意图5A是才艮据本实用新型实施例的脉沖信号匹配器的正视图； 图5B是根据本实用新型实施例的脉冲信号匹配器的侧视以及
图6是根据本实用新型另一实施例的脉冲信号匹配器的方框图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解， 此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于 限定本实用新型。全文中，相同参考标号表示相同装置。
图1是才艮据本实用新型实施例的脉冲信号匹配器100的原理图。
参照图1, #4居本实用新型实施例的脉冲信号匹配器100包括 專俞入单元102; f命出单元106，包4舌四^各有功I命出通道P1-P4和四^各 无功输出通道P5-P8，其中，P4为试表专用有功输出通道，P5为试 表专用无功输出通道；脉沖信号变换单元104,用于将经有功输入 单元和无功输入单元输入的有功脉冲信号和无功脉冲信号分别变换 为四路有功脉冲信号和四^各无功脉沖信号，并经输出单元106输出。
脉冲信号匹配器100还包括电源转换单元108,用于将从外接 电源输入的交流电源转换为相互隔离的三路直流电源，并将其分别 提供到输入单元102以向连接到输入单元102的有功和无功电能表 提供电源，以及提供到脉冲信号转换单元104以驱动脉沖信号转换 单元104。
图2是根据本实用新型实施例的脉冲匹配器200的方框图。
参照图2, 4艮据本实用新型实施例的脉冲匹配器200包括输 入单元102，用于输入来自电能表的脉冲信号；脉冲信号变换单元 104，用于将输入的脉冲信号变换为多路脉冲信号，并将其输出至输 出单元106;以及输出单元106,用于输出多^各脉冲信号。
其中，输入单元102包括有功输入单元1021，用于输入来自 有功电能表的有功脉冲信号；以及无功输入单元1022,用于输入来 自无功电能表的无功脉冲信号。其中，有功输入单元1021包括有功脉冲信号输入通道，用于 将有功脉冲信号输入至有功脉冲信号变换单元1041;以及第一电源 丰t出通道，连4妄至有功电能表W，用于将来自电源转换单元108的 直流电源输出到有功电能表W，其中，第一电源输出通道也可以i殳 置在有功输入单元1021之外，但在这种情况下，线路将变得复杂。.
其中，无功l命入单元1022包括无功月永冲4言号输入通道，用于 将无功脉沖信号输入至无功脉沖信号变换单元1042;以及第二电源 库lr出通道，连4妄至无功电能表W，，用于将来自电源转才奐单元108 的直流电源输出到无功电能表W，，其中，第二电源输出通道也可以 设置在无功输入单元1022之外，但在这种情况下，线路将变得复杂。
脉沖信号变换单元104包括有功脉沖信号变换单元1041，用 于将来自有功输入单元1021的有功脉冲信号变换为多路有功脉沖 信号，并将其输出至有功输出单元1061,其中，多路有功脉沖信号 周期和波形均相同；以及无功"永冲信号变4灸单元1042，用于将来自 无功输入单元1022的无功脉冲信号变换为多路无功脉冲信号，并将 其输出至无功输出单元1062，其中，多路无功脉冲信号周期和波形 均相同。前述多路有功脉沖信号和多路无功脉沖信号的数目可以根 据需要"i殳定，至少2^各，也可以是3、 4、 5或更多。图2中显示的 是4路的有功脉冲信号和4 ^各的无功脉冲信号。脉冲信号变换单元 104的变4灸过程参见图3。
输出单元106包括有功输出单元1061，包括多路有功输出通 道，用于将来自有功脉沖信号变换单元1041的多^各有功脉沖信号输 出到外部i殳备；以及无功输出单元1062，包括多路无功输出通道， 用于将来自无功脉冲信号变换单元1042的多路无功脉沖信号输出 到外部设备。优选地，可以将多路有功月永沖信号中的一^各作为有功试-验通道， 用于在线监控和/或现场试验，以及可以将多路无功输出通道中的一 i 各作为无功试-睑通道，用于在线监控和/或现场试-验。
参见图2与图3。有功脉沖信号变换单元1041包括有功放大 模块3021，包括光电耦合器件，用于放大来自有功输入单元1021 的有功脉冲信号并使有功脉沖信号与无功脉冲信号电隔离；以及有 功变换模块3041，用于将来自有功放大模块3021的有功脉冲信号 变换为多路有功脉沖信号，并将该多路有功脉沖信号输出至多路有 功$俞出通道。
无功脉冲信号变换单元1042包括无功放大模块3022，包括 光电耦合器件，用于放大来自无功输入单元1022的无功脉沖信号， 并使无功脉冲信号与有功脉冲信号电隔离；以及无功变换模块 3042,用于将来自无功》文大才莫块3022的无功脉冲信号变换为多^各无 功脉冲信号，并将该多路无功脉冲信号输出至多路无功输出通道。
优选地，脉冲信号匹配器进一步包括电源转换单元108,用 于将从外4妄电源(未示出)输入的交流电源转换为相互隔离的第一 i洛直流电源、第二路直流电源、以及第三路直流电源。
其中，第一^各直流电源连4妄到有功llr入单元1021的第一电源输-出通道以向有功电能表W提供电源；第二路直流电源连接到无功输 入单元1022的第二电源输出通道以向无功电能表W，提供电源；以 及第三3各直流电源连4妄到有功3永沖<言号变#奂单元1041和无功力永沖 信号变换单元1042以驱动有功脉冲信号变换单元1041和无功脉冲 信号变换单元1042。
其中，输出单元106采取隔离方式以使多路脉沖相互隔离。其中，电源转换单元108包括多条相同支路以使经脉冲信号转 换装置100转换后的多路脉冲信号与经输入单元102输入的脉冲信 号的周期和波形相同。
图3是才艮据本实用新型实施例的图1与图2的脉冲信号匹配器 300的电路图。
参照图3,有功输入单元Jl和无功输入单元J2组成输入单元 102;有功输出单元J4和无功输出单元J5组成输出单元106;放大 才莫块3021和变换单元3041组成脉冲信号转换单元104;以及电源 转换单元108。
其中，有功llT入单元Jl,其通道1^妄;也，并包4舌月永冲信号输入 通道2和直流电源输出通道3;有功输出单元J4，其包括通道l和 2、 3和4、 5和6、 7和8四路!命出通道，其中，通道1 、 3、 5、 7 为4妄i也通道；无功^T入单元J2，其通道1 4妻;也，并包^^永冲〗言号车lr 入通道2和直流电源输出通道3;有功输出单元J5，其包括通道1 和2、 3和4、 5牙口6、 7和8四^各llr出通道，其中，通道l、 3、 5、 7为接地通道。其中，J3为外接电源。
放大模块3021和3022均包括光电耦合器件，用于将经有功输 入单元1021和无功l俞入单元1022输入的力永冲信号i文大至能够驱动 转才灸单元104中的光电转:换器件的大小，以及用于〗吏有功^^沖信号 变换单元1041中的月永冲信号与无功月永冲信号变换单元1042中的脉 沖信号电隔离。可选地，；改大^f莫块也可以^使用图3所示的i文大才莫块 3021和3022以夕卜的》丈大电3各。
变换模块3041和3042均包括多条相同结构的支路，支路的数 目由需要的脉冲信号的路数决定。优选地，每条支路均包括用于限流的电阻器、用于隔断电信号之间的干扰的光电转换器件、以及 用于保护的二极管。优选地，光电转换器件是光电耦合器件。
其中，电源转换单元108包括变压器，用于将从外界输入的 交流电源转换为三路交流电源；以及三条相同的稳压电路，用于分 别将三if各交流电源经整流滤波后经稳压器件转换为三^各稳定的直流 电源，并爿夺该第一^各直流电源、第二^各直流电源、以及第三^各直流 电源分别提供到有功输入单元的第一电源输出通道、无功输入单元 的第二电源输出通道、以及匹配器的脉冲信号变换单元。优选地， 稳压器件是三端稳压器。
优选地，提供到第 一 电源输出通道和第二电源输出通道的电压 为+12 V,以及提供到放大模块304的电压为+5 V。可根据实际情 况来决定从外界输入的 又流 电压的大小。
图4是根据本实用新型实施例的图3的脉沖信号匹配器的实际 连接示意图。
脉冲信号匹配装置400与图2的脉冲信号匹配装置200以及图 3的脉冲信号匹配装置300相同。
有功输入单元1021和无功输入单元1022均位于"永冲信号匹配 器100的表面下部，并分别连接到相应的有功电度表W和无功电度 表W，。输入单元与电度表的对应关系是固定的，由生产厂商规定并 在说明书中说明该连接关系。电能表W和W，还可以连接到脉冲信 号匹配器100的电源输出通道以从脉冲信号匹配器获取电源。
可替换地，脉沖信号匹配器400还具有三条485通道(包括485 丰命入通道4041以及485 llT出通道4042 )以通过485信号，该485
通道为予员留通道。多个输出通道按顺序排列于脉沖匹配器表面上，其中，+P1、 -PI
只十应于图3中J2的通道1、 2; +P2、 -P2只于应于J2的通道3、 4; +P3、 +P3对应于J2的通道5、 6; +P6、 -P6对应于图3中J4的通 道3、 4; +P7、 -P7只于应于J4的通道5、 6; +P8、 - 8乂于应于4的 通道7、 8;以及试-睑专用输出插孔402对应于图3中J2的通道7、 8和J4的通道1、 2。该多个输出通道分别连接到相应的外部设备。
脉沖指示灯位于脉沖信号匹配器的两侧的中部，用于指示是否 有脉沖信号输入到脉冲信号匹配器中。
根据本实用新型实施例的脉冲信号匹配器还包括外接电源通道 406,用于接收来自外接电源的交流电源。
图5A为根据本实用新型实施例的脉冲信号匹配器400的正视图。
参照图5A， 4艮据本实用新型实施例的脉冲信号匹配器400包 括三条485通道，包括485输出通道4041和485输出通道4042; 丰兪出单元102，包4舌有功llT入单元1021和无功车俞入单元1022;以及 输出单元106，包括有功输出单元1061和无功输出单元1062以及 试验专用输出插孔402。
图5B为图5A的月永冲信号匹配器400的侧4见图。
参照图5A和图5B，优选地，才艮据本实用新型实施例的脉冲信 号匹配器长105mm,高71mm，宽44mm和54mm。
图6为根据本实用新型另 一 实施例的脉沖信号匹配器方框图。
参照图6,与图2中的脉冲信号匹配器200相比，才艮据本实用 新型另一实施例的脉冲信号匹配器600不包括电源变换单元108,而是在有功脉冲信号变换单元1041和无功脉冲信号变换单元1042 处具有电源通道602,该电源通道602用于将外接电源连接到有功 脉冲信号变换单元和无功脉冲信号变换单元。
通过以上实施例，本实用新型实现了以下技术效果1.根据本 实用新型实施例的脉沖信号匹配器可以向提供脉沖信号的电能表提 供直流电源，从而节省了中间电源；另夕卜，根据本实用新型实施例 的脉沖信号匹配器具有有功、无功输入、多路输出，能够安装在多 种现场环境，为电力计量系统的运4亍带来了巨大的经济岁文益和^土会 效益；
2. 才艮据本实用新型的月永冲信号匹配器中的电源转换单元中的 变压器充分考虑了供电电源动态范围宽的特点，在额定输入电压 80%~ 120%范围内可长期连续工作，可有效的缩小事故范围，并且 电能表的脉沖经过隔离输出，从而增加了电能表的安全性，保证了 电能表的准确计量；另夕卜，4艮据本实用新型实施例的脉冲信号匹配 器中的有功、无功以及匹配器本身的电源相互隔离，当某一路电源 出现问题时与其它两路无关，从而提高了安全性，并提高了匹配器 工作的稳定性；以及
3. 才艮据本实用新型实施例的脉沖信号匹配器将脉沖信号匹配 器的脉冲信号输入通道口与匹配器提供的直流电源输出通道口布置 在一起，即节省了中间电源，又简化了电能表与脉冲信号匹配器的 连接线，从而方便安装与使用。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本 实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更 改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、 等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1. 一种脉冲信号匹配器，其特征在于，包括输入单元(102)，用于输入来自电能表的脉冲信号；脉冲信号变换单元(104)，用于将输入的所述脉冲信号变换为多路脉冲信号，并将其输出至输出单元(106)；以及所述输出单元(106)，用于输出所述多路脉冲信号。
2. 根据权利要求1所述的脉冲信号匹配器，其特征在于，所述输 入单元(102)包括有功输入单元(1021 ),用于^"入来自有功电能表的有功 月永沖〗言号；以及无功输入单元(1022)，用于$俞入来自无功电能表的无功 脉冲信号。
3. 根据权利要求2所述的脉沖信号匹配器，其特征在于，所述有 功输入单元(1021 )包括有功脉冲信号输入通道，用于将所述有功脉沖信号输入至 所述脉冲信号变换单元；以及第一电源输出通道，连接至所述有功电能表，用于将来自 电源转换单元的直流电源输出到所述有功电能表。
4. 根据权利要求2所述的脉冲信号匹配器，其特征在于，所述无 功输入单元(1022)包括无功脉沖信号输入通道，用于将所述无功脉冲信号输入至 所述脉沖信号变换单元；以及第二电源输出通道，连接至所述无功电能表，用于将来自 电源转换单元的直流电源输出到所述无功电源表。
5. 才艮据一又利要求2所述的脉冲信号匹配器，其特征在于，所述月永 冲信号变换单元(104)包括有功脉沖信号变换单元(1041 )，用于将来自所述有功输 入单元的所述有功脉沖信号变换为多if各有功脉沖信号，并将其 输出至所述输出单元(106)，其中，所述多路有功脉冲信号周 期禾口波形均对目同；以及无功脉沖信号变换单元(1042 ),用于将来自所述无功输 入单元的所述无功脉冲信号变换为多路无功脉冲信号，并将其 ^"出至所述^T出单元(106),其中，所述多路无功^o中信号周 期和波形均相同。
6. 根据权利要求5所述的脉冲信号匹配器，其特征在于，所述输 出单元(106)包才舌有功输出单元(1061 ),包括多路有功输出通道，用于将 来自所述有功脉冲信号变换单元的所述多路有功脉沖信号输 出到第一外部设备；以及无功输出单元(1062)，包括多路无功输出通道，用于将 来自所述无功脉冲信号变换单元的所述多路无功脉冲信号输 出到第二外部设备。
7. 根据权利要求6所述的脉冲信号匹配器，其特征在于，所述多 路有功输出通道中的一^^为有功试—验通道，用于在线监控和/ 或现场试一验；所述多3各无功丰lT出通道中的一路为无功试一睑通 道，用于在线监控和/或现场试—验。
8. 根据权利要求6所述的脉冲信号匹配器，其特征在于，所述有 功脉沖信号变换单元(1041 )包括有功放大模块(3021 ),包括光电耦合器件，用于放大来自所述有功输入单元的所述有功3永沖信号并4吏所述有功脉冲 信号与所述无功脉沖信号电隔离；以及有功变换模块(3041 ),用于将来自所述有功放大模块的所述有功脉冲信号变换为所述多路有功脉冲信号，并将所述多 ^各有功脉冲信号输出至所述多^各有功输出通道。
9. 根据权利要求6所述的脉冲信号匹配器，其特征在于，所述无 功月永冲信号变4奐单元包4舌无功放大模块(3022),包括光电耦合器件，用于放大来自所述无功输入单元的所述无功脉冲信号，并使所述无功脉冲 信号与所述有功脉冲信号电隔离；以及无功变换模块(3042),用于将来自所述无功放大模块的 所述无功脉冲信号变换为所述多路无功脉冲信号，并将所述多 路无功脉沖信号输出至所述多路无功输出通道。
10. 根据权利要求1至9中任一项所述的脉沖信号匹配器，其特征 在于，进一步包括电源转换单元(108 ),用于将从外接电源输入的交流电源 转换为相互隔离的第一路直流电源、第二路直流电源、以及第 三^各直流电源。
11. 根据权利要求10所述的脉沖信号匹配器，其特征在于，所述 第一-各直流电源连4妄到所述有功输入单元(1021 )的所述第一 电源输出通道以向所述有功电能表4是供电源；所述第二路直流 电源连4妻到所述无功输入单元(1022)的所述第二电源输出通 道以向所述无功电能表提供电源；以及所述第三路直流电源连接到所述有功脉沖信号变换单元(1041 )和所述无功脉冲信号 变换单元(1042)以驱动所述有功脉沖信号变换单元和所述无 功脉冲信号变换单元。
专利摘要本实用新型提供了一种脉冲信号匹配器，包括输入单元(102)，用于输入来自电能表的脉冲信号；脉冲信号变换单元(104)，用于将输入的脉冲信号变换为多路脉冲信号，并将其输出至输出单元(106)；以及输出单元(106)，用于输出多路脉冲信号。本实用新型实现了脉冲信号的一路输入多路输出的效果。
文档编号G01R11/02GK201307133SQ20082012313
公开日2009年9月9日 申请日期2008年10月17日 优先权日2008年10月17日
发明者刘士峰, 松 张, 张国庆, 杨宝琳, 马振强 申请人:北京市电力公司